汶川地震前后区域地壳形变场及孕震特征研究

江在森 武艳强

中国地震局地震预测研究所，北京，100036

利用中国地壳运动观测网络GPS区域网1999、2001、2004、2007年观测资料及中国大陆构造环境监测网络区域网2009、2011年观测资料，解算了南北地震带相对华南地块的GPS速度场，并用最小二乘配置方法解算了南北地震带南、北部地区应变率场的多期次结果，通过分析汶川地震前、后地壳运动速度场和应变率场的动态变化，进一步研究了汶川地震前区域地壳形变和应变积累背景与孕震异常的形变场主要特征及其形成机制。获得的主要结果及认识包括：

（1）巴颜喀拉地块东部物质向东并带有顺时针扭转运动受到相对稳定和坚硬的四川盆地阻挡，导致以挤压为主的弹性应变在其东边界带的龙门山断裂带等长期持续积累，进而为汶川地震孕育提供长期应变积累的来源。GPS观测到的1999-2007年巴颜喀拉地块东部的地壳形变为近东西向地壳缩短与近南北向地壳伸张，主应变率方向为近南北与近东西向（主压与主张应变率量值大体上持平），该特征表明北东向的龙门山断裂带以右旋剪应变积累为主。上述现象与汶川地震破裂过程应变释放的同震平平场分布明显不对应，反映GPS观测时段内的区域地壳形变分布偏离了长期应变积累的地壳形变方式（主压应变方向等）。

（2）从较大尺度相对低频的应变率场来看，汶川大地震发生在中国大陆最大规模、量值最高的东西向分量应变率负值高值区的东缘，这与2001年昆仑山口西8.1级地震发生在第二剪应变率高值异常区边缘类似。反映有利于大地震破裂发生的区域地壳形变处于增强状态。但从川滇地区相对高分辨的应变率场图像来看，汶川地震破裂带震前主要为低应变状态，而在地震过程未发生破裂的龙门山断裂带南段面应变率负值(压缩)有明显增强，鲜水河断裂带及其北缘的东西向分量应变率负高值区从1999-2001年在炉霍一带扩展到包括龙门山断裂带南段的范围。

（3）震后调整出现显著变化的范围明显较大，部分应变率参数的变化影响到川滇地块南部。青藏地块东北缘地区在汶川地震前并没有与汶川地震孕育有关联的应变高值区，但震后调整引起的变化也很显著。从震后影响扩展到较大区域来看，大地震后的调整和震前的地壳形变异常表现都与断裂带闭锁及应变积累程度、状态有关。如鲜水河断裂带上的炉霍7.6级地震破裂段在汶川地震前一直处于南北向分量应变正高值区（南北伸张），在汶川地震后消失。

（4）通过对汶川地震同震平平场及震后调整的地壳变形和应变率场变化，与震前1999－2007年地壳相对运动与应变率场结拟起来分析，可以更进一步认识汶川地震前龙门山断裂带应变积累的区域地壳形变背景，以及孕震晚期可能是逐步形成增强的异常状态。因此，针对从多尺度地壳形变时空过程来认识强震孕震形变动态特征可从如下几个方面切入：①将发生大地震的孕震断层段及其附近局部区域或相对小尺度地壳形变可能趋缓（因弹性变形已趋于极限状态），或保持低的地壳形变状态；②大地震发生前数年与长期应变积累一致的相对大尺度地壳形变可能增强，这样才促进弹性变形趋于极限状态的断裂带发震；③将发震的断层段关联的一定区域的地壳形变非平匀性可能增强，依断裂带闭锁与应变积累程度不同而出现不同反映；④大地震孕震形变场的识别需要从较大的空时和时时尺度研究，并需要根据具体的构造形变背景和不同地震类型等做更具体研究。